CN114902103A - 致动装置 - Google Patents

Abstract

一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力。

Description

致动装置

领域

本公开涉及一种驱使可移动元件相对于支撑结构移动的致动机构中的致动装置。

背景

已知使用致动器来驱使可移动元件相对于支撑结构的平移移动，特别是音圈电机(VCM)或形状记忆合金(SMA)致动器。SMA致动器线在微型设备中具有特殊的优势，并且可以应用于包括手持设备(例如照相机和移动电话)在内的各种设备中。例如，这样的SMA致动器线可以用于光学设备(诸如照相机)中，以用于驱使照相机透镜元件沿其光轴的平移移动，例如以实现聚焦(自动聚焦，AF)或变焦。

在WO-2007/113478中公开了为这种类型的照相机的致动装置的一些示例。在此，可移动元件是由螺旋轴承机构(helical bearing arrangement)支撑在支撑结构上的照相机透镜元件，该螺旋轴承机构包括挠曲件(flexure)，挠曲件导引沿着光轴的平移移动。在该文中描述的一个示例中，SMA致动器线是一件(a piece of)SMA线，该一件SMA线在其端部处连接到支撑结构，并钩挂在照相机透镜元件上的钩形件上，以用于驱使平移移动。由该件SMA线的在钩形件任一侧上的部分形成的直的SMA致动器线相对于平行于光轴的移动方向以大于0度的锐角延伸。与沿移动方向延伸的SMA致动器线相比，以这种方式倾斜SMA致动器线增加了移动量，并且还减小了致动器在移动方向上的范围。

微型化是许多类型的致动装置的重要设计标准。在许多应用中，希望在移动方向上最小化致动装置的尺寸。例如，在致动装置包括沿着光轴移动的透镜元件的情况中，希望最小化沿着光轴的尺寸。

在SMA致动器线与移动方向成锐角延伸的致动装置中，例如在WO2007/113478中公开的照相机中，SMA致动器线本身必须具有沿着移动方向投影的范围。这在致动装置上沿移动方向设置了最小尺寸，即使其他部件在该方向上可以做得更小。特别是，SMA致动器线沿移动方向投影的范围由所需的平移移动程度决定，因为SMA致动器线在长度上的最大变化是SMA致动器线总长度的给定百分比，这是由SMA材料的机电特性造成的。

概述

根据本公开的第一方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其包括连接在可移动元件和支撑结构之间的弹性元件，该弹性元件被配置为在螺旋移动的操作范围内，在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力。

致动机构可以包括任何合适的致动器，包括例如音圈电机(VCM)或压电元件。这样的致动器可能能够驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

可替代地或附加地，致动机构可以包括至少一个形状记忆合金致动器线，该形状记忆合金致动器线连接在支撑结构和可移动元件之间，在正交于螺旋轴线的平面内或与正交于螺旋轴线的平面成锐角，并且被布置成在收缩时驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

这种类型的致动装置利用螺旋轴承机构，螺旋轴承机构引导可移动元件相对于支撑结构的螺旋移动。这种螺旋移动涉及围绕螺旋轴线的旋转以及沿着螺旋轴线的整体平移。因此，SMA致动器线连接在支撑结构和可移动元件之间，以便驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转。由SMA致动器线的收缩驱使的旋转被螺旋轴承机构转换成可移动元件的螺旋移动。因此，可移动元件的平移移动作为螺旋移动的一部分沿着螺旋轴线被实现。

由于SMA致动器线具有驱使旋转的主要目的，SMA致动器线沿螺旋轴线投影的范围可以最小化，使得致动装置的一些其他部件确定致动器在螺旋轴线方向(沿着螺旋轴线实现平移移动)上的尺寸。

致动机构(例如，至少一个形状记忆合金致动器线)可以被布置成驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转小于四分之一整圈，或优选地小于10°，或优选地小于5°，或优选地小于2.5°。这可以对应于上述操作范围。致动机构可以布置成驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转多于0.1°，优选地多于0.5°，更优选地多于1°。

如上所述，弹性元件连接在可移动元件和支撑结构之间。弹性元件可以固定地连接在可移动元件和支撑结构之间并且在可移动元件和支撑结构之间延伸。特别地，弹性加载机构不是必须包括任何轴承元件，例如滚动或滑动轴承元件。

这可以帮助降低致动器和/或其制造的成本和复杂性。

有利地，弹性加载机构可以不干涉或不需要改变轴承表面的轮廓。此外，弹性加载机构可以有利地允许偏置力均匀地分布在轴承表面上，例如在滑体轴承上或在多于一个滚动轴承上。

如上所述，弹性元件在至少基本上正交于螺旋路径(可移动元件沿着该螺旋路径移动)的方向上对可移动元件施加偏置力。如将理解的，这种螺旋路径的方向沿螺旋路径的长度变化，并且特别是作为围绕螺旋轴线的角度的函数变化。偏置力正交于螺旋路径可以意味着，例如，偏置力在沿螺旋路径的一点处垂直于螺旋路径，该点与偏置力的(等效)施加点围绕螺旋轴线处于相同的角度。

螺旋轴承机构可以包括支撑结构上和/或可移动元件上的轴承表面，这些轴承表面与螺旋路径对齐，以便引导可移动元件的螺旋移动。因此，上述偏置力可以产生正交于这些轴承表面中的一个或更多个的正反作用力(或者，在轴承表面由两个面组成的情况下，在两个面中的每一个面上产生至少基本上相等的反作用力)。

当偏置力在正交于轴承表面的方向上施加时，它不直接对可移动元件沿轴承表面的螺旋移动起作用，因此最小化运动阻力并因此提高效率。

然而，偏置力也可以在上述法线的角度范围内的方向上施加。特别地，偏置力可以与法线成小于20°、或优选地小于10°、或优选地小于5°的角度。

此外，偏置力的方向和/或大小优选地在螺旋移动的操作范围内至少基本上恒定(例如在10％以内)。因此，在螺旋移动的操作范围内，螺旋轴承机构的行为将基本上恒定，从而有助于致动装置1的性能(例如，可控性)。

弹性加载机构可以设置在多于一个轴承表面中的至少一个轴承表面附近，所述多于一个轴承表面中的至少一个轴承表面可以设置有轴承元件，或者可以没有轴承元件。例如，弹性元件可以设置在可移动元件和支撑结构中的每一个处的多于一个轴承表面中的仅一个轴承表面上或附近。例如，通过在单个轴承表面上施加偏置力，该偏置力可以足以传递到所有其他轴承表面。在一些实施例中，弹性元件可以设置在可移动元件和支撑结构中的每一个处的一些或全部多于一个轴承表面上或附近。例如，通过在单个轴承表面上施加偏置力，该偏置力可以充分地传递到所有其他轴承表面。

间隔可以是基本上等于轴承元件的高度的间隙，因此，轴承元件始终与轴承表面接触。间隔可以包括零值，其中轴承表面可以彼此接触。例如，轴承元件可以是滑体轴承，或者在轴承表面之间可以没有轴承元件。

有利地，本发明的实施例可以允许在整个旋转移动的范围内或当致动器装置(特别地，例如SMA致动器线)处于未通电状态(unpowered state)时施加偏置力。

可选地，螺旋轴承机构包括设置在轴承表面之间的至少一个滚动轴承、滑体轴承和液体轴承中的一个或更多个。有利地，这样的布置减少了轴承表面之间的摩擦。优选地，可以应用诸如滚珠轴承的滚动轴承。轴承可以设置在所有或一些轴承表面上。在一些实施例中，多于一个轴承表面中的一些轴承表面可以设置有弹性加载机构和滚珠轴承。在一些实施例中，多于一个轴承表面中的一个轴承表面可以设置有弹性加载机构而没有滚珠轴承。

可选地，所述偏置力在整个螺旋移动的全范围内施加。这可以允许轴承表面彼此恒定接触，或与轴承表面之间的轴承元件恒定接触。有利的是，通过在整个移动范围内保持可移动元件和支撑结构之间的恒定间隔，这样的布置可以减小抖动，以及提高可移动元件在其沿光轴移动时的精度。

可选地，当致动机构(例如SMA线)未被激励时施加所述偏置力。更具体地说，偏置力可以允许保持可移动元件和支撑结构的相对位置(和/或间隔)。有利地，这可以允许可移动元件保持在适当位置，例如，以实现某些照相机功能，包括当设备关闭时，例如，以最小化运输期间的损坏风险。优选地，这适用于致动机构的任何定向。

可选地，弹性元件被配置为例如通过从弯曲中恢复或抵抗弯曲，直接在可移动元件和/或支撑结构上施加偏置力。有利地，这样的布置可以允许在旋转移动的一个端部处施加最小的偏置力，例如当致动装置断电时。在这个位置处，偏置力只能由对可动部件移动的反作用力产生。此外，使用诸如简单挠曲件的弹性元件不仅减轻了重量并延长了可靠性，在一些设计中，它还可以有利地允许挠曲件附接到可移动元件和支撑结构的外表面。因此，这样的布置可以简化和精简制造过程。另外，使用挠曲件可以允许在相反的方向上施加双向力。

可选地，弹性元件包括附接到支撑结构和可移动元件中的一个或两者的挠曲件。例如，挠曲件可以横跨两个部件桥接。弹性元件可以附接到支撑结构和可移动元件两者，其中弹性元件可以沿围绕螺旋轴线的旋转方向变形。弹性元件可以附接到支撑结构和可移动元件中的一个，使得有利地，弹性元件可以自由地移动或旋转到支撑结构和可移动元件中的另一个。

可选地，挠曲件包括分别连接到支撑结构和可移动元件的第一部分和第二部分。可选地，第一部分和第二部分通过中间部分连接，其中偏置力通过在中间部分中从弯曲恢复或抵抗弯曲来实现。更具体地说，中间部分可以是用于施加偏置力的执行或拼合区部(jogged section)。在该实施例中，偏置力可以产生于对弯曲拼合区部的抵抗力或从拼合区部中的弯曲恢复。有利地，这样的布置可以防止第一部分和/或第二部分中的弯曲，从而允许挠曲件与可移动部件和/或支撑结构之间的更大接触面积。

可选地，弹性元件通过夹具在挠曲件的第一部分或第二部分处或在挠曲件的第一位置和第二位置之间附接到支撑结构或可移动元件。可选地，挠曲件是基本上正交于螺旋轴线延伸的平面挠曲件。例如，挠曲件可以是平面形式，或者至少与可移动元件和/或支撑结构的表面轮廓的一部分相符合。有利地，这样的布置可以允许弹性元件在两个部件组装后附接到可移动元件和/或支撑结构。在一些实施例中，夹具可以包括可调节夹具，其有利地可以允许偏置力可调节。可选地，夹具可以是连接在第一部分和第二部分之间的悬臂(cantilever)。挠曲件和悬臂的尖端之间的连接可能会受到过盈配合或任何其他合适机构的影响。更具体地说，挠曲件可以在加载之前悬挂在悬臂上。有利的是，这样的布置可以允许有效地组装或更换挠曲件。

可选地，挠曲件被配置为围绕螺旋轴线延伸。例如，挠曲件可以是围绕螺旋轴线缠绕的卡圈或圆形弹簧或涡卷弹簧。可选地，挠曲件包括蚀刻弹簧挠曲件。例如，与卡圈相比，蚀刻弹簧挠曲件可以作为紧凑的布置提供。这样的布置允许可移动元件和支撑结构在正交于至少一个轴承表面的方向上朝向彼此偏置。通常，较长的挠曲件是有利的，因为较长的挠曲件每单位长度施加相对低的力，并因此在组装期间对例如位置公差不太敏感，并且还可以以受可移动元件的移动影响较小的方式施加力。

可选地，弹性元件可以是弹性构件(例如，弹性带)，其连接在可移动元件的外表面和支撑结构之间。有利地，这样的布置(或用蚀刻弹簧、盘绕弹簧或其他类型的弹簧元件代替弹性构件的布置)可以允许一旦可移动元件和支撑结构彼此组装，就将弹性构件附接到可移动元件和支撑结构。

可选地，弹性元件包括多于一个相对的弹性元件，并且偏置力包括彼此相对的双向偏置力。可选地，由相对的弹性元件中的每一个施加的偏置力可以基本上相等。因此，由弹性元件中的每一个施加的偏置力可以彼此平衡。例如，弹性元件可以包括定位到可移动元件和支撑结构的外表面上的相对挠曲件。可替代地，一对相对布置的弹性带可以各自具有连接到相应的可移动元件和支撑结构的一个端部，而另一个端部连接到可移动元件。有利地，这样的布置可以允许施加双向偏置力，并因此可以准确地保持轴承表面之间的间隔。

根据本公开的第二方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其通过相应的轴承表面将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；弹性加载机构，其设置在支撑结构和可移动元件的轴承表面之间，该弹性加载机构被配置为在正交于轴承表面中的至少一个轴承表面的方向上对可移动元件和/或支撑结构施加偏置力，以便保持支撑结构和可移动元件的轴承表面之间的间隔。

有利地，这样的布置允许偏置力直接且正交地作用于轴承表面上，并因此有利地，该力可以更有效地施加在轴承表面处，以及最小化在轴承表面处分开和/或滑移的可能性。

可选地，弹性加载机构被包含在支撑结构和可移动元件的轴承表面之间。有利地，这可以允许弹性定位机构隐藏和屏蔽在轴承表面之间，以及导致更紧凑的致动装置。

可选地，其中弹性加载机构包括弹性元件，该弹性元件被配置为对设置在轴承表面之间的轴承元件施加偏置力，其中弹性加载机构被配置为通过轴承元件对轴承表面中的一个或两个施加偏置力。弹性元件可以配置为在基本上正交于轴承表面的方向上施加偏置力。

可选地，弹性元件可以是挠曲件或盘绕弹簧，以用于将轴承元件抵着相应的轴承表面压缩。也就是说，弹性加载机构可以一起应用，或者代替滚珠轴承。在一些实施例中，对应的凹槽可以设置在轴承表面上以接纳轴承元件的至少一部分，以便引导轴承元件的移动。

根据本发明的第三方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其通过相应的轴承表面将可移动元件支撑在支撑结构上，螺旋轴承机构被布置成引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动，其中支撑结构和可移动元件的轴承表面彼此成角度，以在它们之间形成变窄的间隙；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其包括弹性元件，该弹性元件被配置为在朝向间隙的窄端部的方向上并在成角度的轴承表面上施加偏置力，以便保持成角度的轴承表面之间的间隔。可选地，弹性加载机构包括滚珠轴承，该滚珠轴承通过弹性元件朝向间隙的窄端部偏置，其中滚珠轴承被配置为将偏置力转换成基本上正交于一个或两个轴承表面的方向。

有利地，这样的布置可以允许轴承表面相对于彼此滑动，这可以在可移动元件和支撑结构之间提供一定程度的游隙(play)，并且可以用于某些应用。

可选地，可移动元件是包括至少一个透镜的透镜元件，并且其中螺旋轴线是透镜元件的光轴，并且其中支撑结构具有安装在其上的图像传感器，透镜元件被布置成将图像聚焦在图像传感器上。透镜元件可以具有至多30mm、或至多20mm、或至多10mm的直径。

可选地，可移动元件包括触觉接口或连接到触觉接口的构件，并且其中螺旋轴线是触觉移动的轴线，因此可移动元件可以沿着螺旋轴线致动以在触觉接口处实现触觉响应。有利地，这样的布置允许应用更长长度段的SMA，并因此改善触觉性能。

可选地，致动机构被配置为在致动时施加驱使力，以用于驱使可移动元件和支撑结构之间的相对旋转，其中这样的驱使力足以克服偏置力。可选地，由弹性元件施加的偏置力不足以引起可移动元件和支撑结构之间的相对旋转。例如，优选地，偏置力应该仅足以维持可移动元件和支撑结构之间的间隔，但它对螺旋移动没有大的阻力。

根据本公开的第四方面，提供了一种组装根据第一方面至第三方面中任一方面的致动装置的方法，该方法包括以下步骤：将弹性元件附接到可移动元件和支撑结构中的一个；以及在所述附接之前或之后将可移动元件与支撑结构组装在一起，其中弹性元件配置为在组装的致动装置中对可移动元件和支撑结构中的另一个施加偏置力。

可选地，根据第一方面至第三方面中的任一方面的致动装置可以包括在正交于螺旋轴线的平面中延伸的SMA致动器线。在这种情况中，SMA致动器线具有沿螺旋轴线投影的最小范围。

可选地，SMA致动器线可以与正交于螺旋轴线的平面成锐角延伸。在这种情况中，SMA致动器线具有沿着螺旋轴线投影的范围，但是这可以通过调整该锐角来控制，以适合致动装置的一些其他部件的尺寸约束。

各种不同类型的螺旋轴承机构可用于引导可移动元件相对于支撑结构的螺旋移动。例如，螺旋轴承机构可以包括至少一个滚动或滑动轴承，或者可以包括在支撑结构和可移动元件之间延伸的至少一个挠曲件。

类似地，SMA致动器线的各种不同构型可用于驱使可移动元件围绕螺旋轴线的旋转。例如，可以有设置在围绕螺旋轴线的任何位置处的单个SMA致动器线或多于一个SMA致动器线。

在第一类型的实施例中，弹性偏置元件可以连接在支撑结构和可移动元件之间，并且被布置成弹性地偏置至少一个SMA致动器线。一般而言，弹性偏置元件与SMA致动器线一起使用是已知的，弹性偏置元件向SMA致动器线施加应力，并驱使SMA致动器线在与收缩相反的方向上移动。这种弹性偏置元件可以与单个SMA致动器线或多于一个SMA致动器线一起被采用。

在第二类型的实施例中，一对SMA致动器线可以被布置成，在收缩时，在相反的方向上驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转。尽管在平移中使用一对SMA致动器线以向元件施加相反的力是公知的，但是在这里，SMA致动器线施加围绕螺旋轴线的相反的扭矩。然而，以与相对的SMA致动器线的已知用途类似的方式，SMA致动器线彼此施加应力，并且在收缩时，在相反的方向上驱使透镜元件围绕螺旋轴线旋转。

当应用于致动装置(其中可移动元件是包括至少一个透镜的透镜元件，例如其中螺旋轴线是透镜元件的光轴)时，特定的优点被实现。在许多应用中，希望最小化沿这种透镜元件的平移移动方向的尺寸。例如，致动装置可以是照相机，其中支撑结构具有安装在其上的图像传感器，并且透镜元件布置成将图像聚焦在图像传感器上。通过本技术实现的尺寸减小的优点在空间宝贵的手持设备和微型设备中(例如其中，至少一个透镜具有的直径至多为30mm，优选地至多为20mm，优选地至多为15mm，优选地至多为10mm)特别有价值。

然而，本技术通常可以大致应用于任何类型的设备，该任何类型的设备包括静态部分和相对于静态部分可移动的可移动部分。通过非限制示例，致动器组件可以是以下设备中的任一种，或可以被设置于以下设备中的任一种中：智能手机、照相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机照相机、可折叠消费电子设备、图像捕捉设备、可折叠图像捕捉设备、阵列照相机、3D感测设备或系统、伺服电动机、消费电子设备(包括家用电器)、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、笔记本电脑、平板计算设备、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书设备)、计算附件或计算外围设备(例如鼠标、键盘、头戴式耳机、耳机、耳塞式耳机等)、安保系统、游戏系统、游戏附件(例如控制器、耳麦、可佩戴控制器等)、机器人或机器人化设备、医疗设备(例如，内窥镜)、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可佩戴设备(例如，手表、智能手表、健身追踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、航空器、航天器、潜艇、交通工具以及自动化交通工具。应当理解，这是示例性设备的非穷举列表。

本文描述的致动器组件可用在适合于图像捕捉、三维感测、深度测绘、航空测量、陆地测量、在太空中的测量或来自太空的测量、水文测量、水下测量、场景检测、碰撞警告、安保、面部识别、增强和/或虚拟现实、交通工具中的高级驾驶员辅助系统、自动化交通工具、游戏、手势控制/识别、机器人化设备、机器人化设备控制、非接触型技术、家用自动化、医疗设备以及触觉的设备/系统中。

根据本公开的第五方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力，其中弹性加载机构包括弹性元件，该弹性元件具有第一端部和第二端部，第一端部附接到可移动元件和支撑结构中的一个，轴承元件附接到第二端部，以对可移动元件和支撑结构中的另一个施加力。

根据本公开的第六方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力，其中弹性加载机构包括：在可移动元件的表面和支撑结构的表面之间的锥形间隙；在锥形间隙中并与表面接触的轴承元件；以及弹性元件，其连接到可移动元件和支撑结构中的一个，并被配置为将轴承元件推入到锥形间隙中，以便促使表面分开并产生偏置力。

根据本公开的第七方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力，其中弹性加载机构包括：在可移动元件的表面和支撑结构的表面之间的间隙，其中这些表面中的一个表面包括弹性材料的区域；轴承元件，其位于间隙中并与弹性材料的区域和这些表面中的另一个表面接触，其中弹性材料通过轴承元件变形以便产生偏置力。

根据本公开的另一方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及磁性加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力。

磁性加载机构可以包括安装到可移动元件的第一磁性元件和安装到支撑结构的第二磁性元件，其中第一磁性元件和第二磁性元件包括彼此面对的表面。第一磁性元件和第二磁性元件的彼此面对的表面平行于螺旋移动路径布置。第一磁性元件和第二磁性元件的彼此面对的表面分开一定间隙，其中表面之间的间隙的范围在螺旋移动的操作范围内基本上保持恒定。第一磁性元件和第二磁性元件中的一个包括磁体，并且第一磁性元件和第二磁性元件中的另一个包括含铁材料。第一磁性元件和第二磁性元件的彼此面对的表面中的一个表面的范围大于第一磁性元件和第二磁性元件的彼此面对的表面中的另一个表面的范围。

因此，这些方面可以提供产生偏置力的替代方式和/或有利方式。

根据本公开的第八方面，提供了一种致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构沿围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；致动机构，其被配置为驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及弹性加载机构，其被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋路径的方向上对可移动元件施加偏置力，其中螺旋轴承机构包括三组轴承，并且三组轴承和弹性加载机构围绕螺旋轴线至少基本上等距地间隔开。

因此，这些方面可以提供布置螺旋轴承机构和弹性加载机构的部件的有利方式。如将理解的，这样的致动装置可以有效地利用正方形或矩形的占用面积。

在从属权利要求中指定了另外的(可选的)特征，并且下面描述了另外的优点。

为了允许更好地理解，现在将参考附图通过非限制性示例来描述本技术的实施例，在附图中：

图1是致动装置的示意图，该致动装置是照相机；

图2和图3是两个螺旋轴承的透视图；

图4至图7是具有可能的不同螺旋轴承机构的致动装置的示意性横截面图；

图8是具有另一种可能的螺旋轴承机构的致动装置的透视图；

图9A和图9B分别是根据本发明的实施例的螺旋轴承机构的透视图和横截面图；

图10A至图10D是可能的加载的侧视图；

图11A和图11B是可能的加载机构(loading arrangement)的平面图；

图12A至图12D是可能的加载机构的侧视图；

图13A至图13C是可能的加载机构的侧视图；

图14是具有又一种可能的螺旋轴承机构的致动装置的示意性横截面图；

图15是第一可替代轴承的横截面图，该横截面垂直于轴承的移动方向截取；

图16是图15的第一可替代轴承的侧视图；

图17是第二可替代轴承的横截面图，该横截面垂直于轴承的移动方向截取；

图18是图17的可替代轴承的侧视图；

图19是具有螺旋轴承机构的致动装置的侧视图，该螺旋轴承机构包括多于一个挠曲件；

图20和图21是图19的螺旋轴承机构的平面图，该螺旋轴承机构具有不同形式的挠曲件；

图22是包括多于一个挠曲件的可替代螺旋轴承机构的透视图；

图23和图24是SMA致动器装置的示意性侧视图，该SMA致动器装置包括以两个不同角度延伸的SMA致动器线；以及

图25至图27是SMA致动器装置的示意性平面图，该SMA致动器装置具有不同的SMA致动器线和弹性偏置元件的布置；以及

图28至图30是SMA致动器装置的示意性平面图，其中SMA致动器线的不同布置是旋转相反的(opposed in rotation)。

除非上下文另有要求，术语“轴承”在本文中使用如下。本文使用的术语“轴承”包括术语“滑动轴承(sliding bearing)”、“滑体轴承(plain bearing)”、“滚动轴承”、“滚珠轴承”、“滚子轴承”、“空气轴承”(其中压缩空气使负载浮动)和“挠曲件”。本文使用的术语“轴承”通常是指任何元件或元件的组合，其用以将运动限制为仅期望的运动并减少移动部分之间的摩擦。术语“滑动轴承”用于表示轴承元件在轴承表面上滑动的轴承，并且包括“滑体轴承”。术语“滚动轴承”用于表示滚动轴承元件(例如滚珠或滚子)在轴承表面上滚动的轴承。这种滚动轴承元件可以是屈从元件(compliant element)，例如充满气体的囊。在实施例中，轴承可以设置于非线性轴承表面上或者可以包括非线性轴承表面。

在本技术的一些实施例中，可以组合使用多于一种类型的轴承元件来提供轴承功能。因此，本文使用的术语“轴承”包括例如滑体轴承、滚珠轴承、滚子轴承和挠曲件的任意组合。

图1中示意性地示出了致动装置1，该致动装置1是照相机。

致动装置1包括支撑结构2，支撑结构2具有安装在其上的图像传感器3。支撑结构2可以采取任何合适的形式，通常包括基座4，图像传感器固定到基座4。支撑结构2还可以支撑下面进一步描述的IC芯片5。

致动装置1还包括透镜元件10，在该示例中，该透镜元件10是可移动元件。透镜元件10包括透镜11，尽管可替代地它可以包括多于一个透镜。透镜元件10具有与图像传感器3对准的光轴O，并且被布置成将图像聚焦在图像传感器3上。

致动装置1是微型设备。在微型设备的一些示例中，透镜11(或多于一个透镜，当提供时)可以具有至多30mm的直径。

尽管在该示例中致动装置1是照相机，但这通常不是必需的。在一些示例中，致动装置1可以是光学设备，其中可移动元件是透镜元件，但是没有图像传感器。在其它示例中，致动装置1可以是这样一种类型的装置，即，该装置不是光学设备，并且其中可移动元件不是透镜元件并且没有图像传感器。示例包括用于深度测绘、面部识别、游戏控制台、投影仪和安全扫描仪的装置。

致动装置1还包括螺旋轴承机构20(在图1中示意性示出)，螺旋轴承机构20将透镜元件10支撑在支撑结构2上。螺旋轴承机构20被布置成引导透镜元件10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H的螺旋移动。在本示例中，螺旋轴线H与光轴O重合，并且螺旋移动用箭头M在图1中示出。优选地，螺旋运动沿着右螺旋，即具有恒定半径的螺旋，但通常任何螺旋都是可能的。螺旋的螺距沿着螺旋运动可以是恒定的或变化的。优选地，螺旋移动通常仅是螺旋的整圈的一小部分(少于四分之一)。

由螺旋轴承机构20引导的透镜元件10的螺旋运动包括沿着螺旋轴线H的平移移动和围绕螺旋轴线H的旋转移动的分量。沿着螺旋轴线H的平移移动是透镜元件10的期望移动，例如改变图像在图像传感器3上的焦距和/或改变图像在图像传感器3上的放大(变焦)。在这个示例中，围绕螺旋轴线H的旋转移动对于光学目的是不需要的，但是通常是可接受的，因为透镜元件10的旋转不会改变图像在图像传感器3上的焦距。

螺旋轴承机构20可以采取多种形式。

一种可能性是，螺旋轴承机构20包括是滚动轴承的一个或更多个螺旋轴承30，这种螺旋轴承的示例在图2和3中示出。在图2和图3的每一个中，螺旋轴承30包括一对轴承表面31和32，以及多于一个滚动轴承元件33，例如滚珠，其设置在轴承表面31和32之间。轴承表面31和32中的一个设置在支撑结构2上，而轴承表面31和32中的另一个设置在透镜元件10上。

螺旋轴承30引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，如箭头M所示。这可以通过轴承表面31和32围绕螺旋轴线H螺旋延伸(即沿着螺旋的线延伸)来实现。也就是说，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则与轴承表面31和32距螺旋轴线H的距离相比，轴承表面31和32的长度可以是短的，使得它们的形状接近直的或者甚至每个都是直的。通常存在多于一个螺旋轴承30，其以不同角度位置围绕螺旋轴线H定位，在这种情况中，螺旋轴承30具有不同的定向，使得它们协作并保持足够的约束，以引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，即使单个螺旋轴承30的轴承表面31和32是直的。

在图2的示例中，轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35，滚动轴承元件33位于凹槽34和35中。在该示例中，凹槽34和35约束透镜元件10相对于支撑结构2的横向平移移动(即横向于箭头M所示的移动方向)。图2中所示的凹槽在横截面上是V形的，但是其他横截面也是可能的，例如弯曲成圆形或椭圆形的部分。通常，凹槽34和35提供了与相应的滚动轴承元件33的两个接触点。凹槽34和35可以螺旋地延伸。可替代地，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承30引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则与轴承表面31和32距螺旋轴线H的距离相比，轴承表面31和32的长度可以是短的，在这种情况凹槽34和35可以是直的或者是接近直的。

在图3的示例中，第一轴承表面31包括滚动轴承元件33位于其中的凹槽36，并且第二轴承表面32中轴承表面是“平面的”。包括凹槽36的第一轴承表面31可以设置在支撑结构2和透镜元件10中的任一个上，以及第二轴承表面32设置在支撑结构2和透镜元件10中的另一个上。在图3的示例中，螺旋轴承30不约束透镜元件10相对于支撑结构2的横向平移移动(即横向于箭头M所示的移动方向)。轴承表面32在下述意义上是“平面”的，即其为不是凹槽的表面，并且是只提供与滚珠的单点接触的表面。换句话说，轴承表面32在滚动轴承元件33的整个宽度尺度上实际上是平面的，尽管在更大的尺度上是螺旋的。例如，如图所示，该“平面”表面是螺旋的，在横截面中是沿移动方向螺旋扭曲的一条线，在任何时候都保持与滚珠的单点接触。可替代地，并且如上所述，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承30引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则轴承表面31和32的长度可以是短的，在这种情况下，轴承表面32可以是平面的或者是接近平面的。

图2和图3中以示例的方式示出了单个滚动轴承元件33，但是通常可以包括多于一个的任意数量的滚动轴承元件33。

在一些示例中，螺旋轴承30可以包括单个滚动轴承元件33。在那种情况下，螺旋轴承30本身不约束透镜元件10相对于支撑结构2围绕单个滚动轴承元件33的旋转移动，即围绕横向于箭头M所示的移动方向的轴线的旋转移动。然而，这使螺旋轴承30的整体尺寸最小化，并且特别是使螺旋轴承30沿螺旋轴线H投影的高度最小化，因为它只需要适应滚动轴承元件33的尺寸和轴承表面31和32的相对行程。

在其他示例中，螺旋轴承30可以包括多于一个滚动轴承元件33。在这种情况下，螺旋轴承30约束透镜元件10相对于支撑结构2围绕滚动轴承元件33中的任一个的旋转移动，即围绕横向于箭头M所示的移动方向的轴线的旋转移动。然而，与使用单个滚动轴承元件33相比，这增加了螺旋轴承30的整体尺寸，并且特别是增加了螺旋轴承30沿螺旋轴线H投影的高度。

螺旋轴承机构通常可以包括任意数量的螺旋轴承30，其中螺旋轴承30的构造被选择为引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，同时在其他自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。许多螺旋轴承机构可以包括多于一个螺旋轴承30，并且至少一个螺旋轴承包括多于一个滚动轴承元件30。

具有可能的不同螺旋轴承机构的致动装置1的一些具体示例在图4至图6中图示，图4至图6是正交于螺旋轴线的示意性平面图，示出了支撑结构2、透镜元件10以及螺旋轴承30。

图4图示了仅包括两个螺旋轴承37和38的可能的螺旋轴承机构。螺旋轴承37和38布置在透镜元件2的相对的侧上。

第一螺旋轴承37与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。第一螺旋轴承37包括多于一个滚动轴承元件33，以约束透镜元件10和支撑结构2的相对移动。

第二螺旋轴承38与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。

图4图示了第二螺旋轴承38的第一轴承表面31在支撑结构2上的情况，但是可替代地它可以在透镜元件10上。第二螺旋轴承38可以包括单个滚动轴承元件33或多于一个滚动元件33，并且主要增加对透镜元件10和支撑结构2围绕第一螺旋轴承37的移动方向(箭头M)的相对旋转的约束。

图4的螺旋轴承机构包括比以下其他示例更少数量的螺旋轴承(即两个)，这简化了构造并减少了致动装置1的占用面积。

图5图示了可能的螺旋轴承机构，其仅包括三个螺旋轴承39、40和41。三个螺旋轴承39、40和41围绕螺旋轴线H等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。

第一螺旋轴承39和第二螺旋轴承40与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。

第三螺旋轴承41与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图5图示了第三螺旋轴承41的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。

三个螺旋轴承39、40和41中的每一个可以包括单个滚动轴承元件或多于一个轴承元件33。这是可能的，因为由三个螺旋轴承39、40和41施加的约束，并且特别是由第一螺旋轴承39和第二螺旋轴承40的凹槽施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。由于在三个螺旋轴承39、40和41中的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此与图4的螺旋轴承机构相比，三个螺旋轴承39、40和41的整体尺寸并且特别是三个螺旋轴承39、40和41沿螺旋轴线H投影的高度被减小。

图6图示了可能的螺旋轴承机构，其仅包括四个螺旋轴承42至45。四个螺旋轴承42至45围绕螺旋轴线H等角度地间隔开。

第一螺旋轴承42与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。

第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45各自均与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图6图示了第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可选地，它可以在支撑结构2上。

第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33，而第一螺旋轴承42包括两个滚动轴承元件。这是可能的，因为由四个螺旋轴承42至45施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。

图7图示了另一可能的螺旋轴承机构，其仅包括四个螺旋轴承46至49。四个螺旋轴承46至49围绕螺旋轴线H等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。

第一螺旋轴承46和第二螺旋轴承47与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。

第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图7图示了第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。

四个螺旋轴承46至49中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33。这是可能的，因为由四个螺旋轴承46至49施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。由于在四个螺旋轴承46至49中的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此与图4的螺旋轴承机构相比，四个螺旋轴承46至49的整体尺寸并且特别是四个螺旋轴承46至49沿着螺旋轴线H投影的高度被减小。

在图4至图7的每个螺旋轴承机构中，透镜元件10上的轴承表面32各自相对于支撑结构2上的轴承表面31布置在同一侧(全部在上方或全部在下方)。当轴承表面31和32螺旋地延伸时，这意味着在图5的垂直于螺旋轴线H的横截面视图中，从螺旋轴线H外侧看，位于透镜元件10上的所有轴承表面32都在位于支撑结构2上的轴承表面31的右侧，并且在图6和图7的视图中，当从螺旋轴线H外侧看时，位于透镜元件10上的所有轴承表面32都在位于支撑结构2上的轴承表面31的左侧。由于这种布置，螺旋轴承的位于支撑结构2上的所有轴承表面31彼此都面向相同的方向，这有助于通过相同的工具制造轴承表面31。类似地，制造优势适用于透镜元件2上的轴承表面32，它们彼此也面向相同的方向。

这种布置的结果是，所有的螺旋轴承30需要以相同的螺旋方向加载。因此，螺旋轴承30的加载可以通过沿着螺旋轴线H施加加载力、围绕螺旋轴线H施加加载力或其组合来提供。在下面描述的一些布置中，该加载力由弹性偏置元件70施加，该弹性偏置元件70弹性地偏置至少一个SMA致动器线60。在下面描述的实施例中，螺旋轴承30的加载由加载机构90提供，加载机构90被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋移动路径的方向上施加偏置力。

图8示出了另一可能的螺旋轴承机构，其是图7的螺旋轴承机构的修改。因此，螺旋轴承机构仅包括四个螺旋轴承46至49，并且四个螺旋轴承46至49围绕螺旋轴线H等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。

如在图7的螺旋轴承机构中，(a)第一螺旋轴承46和第二螺旋轴承47与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35，以及(b)第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图8图示了第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。

如图7的螺旋轴承机构，四个螺旋轴承46至49中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33。这是可能的，因为由四个螺旋轴承46至49施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。由于在四个螺旋轴承46至49的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此当每个螺旋轴承仅具有单个滚动元件时，四个螺旋轴承46至49的整体尺寸并且特别是四个螺旋轴承46至49沿光轴投影的高度被减小。

然而，与图7相比，图8的螺旋轴承机构被修改，以改变各个轴承46至49中的轴承表面31和32的布置，如下所述。在第一螺旋轴承46中，当沿着螺旋轴线H观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31上方，而在第二螺旋轴承47中，当沿着螺旋轴线H观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31下方。类似地，在第三螺旋轴承48中，当沿着螺旋轴线H观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31上方，而在第四螺旋轴承49中，当沿着螺旋轴线H观察时，透镜元件10上的轴承表面31在支撑结构2上的轴承表面32下方。

这可以在下面的基础上，通过参考竖直平面(平行于螺旋轴线)上的轴承约束来理解。第一螺旋轴承46和第三螺旋轴承48阻止透镜元件10向下移动，并且第二螺旋轴承47和第四螺旋轴承49阻止透镜元件10向上移动或围绕第一螺旋轴承46和第三螺旋轴承48之间的轴线旋转。

这种(“超约束(over-constrained)”)布置的结果是，螺旋轴承46至49不需要全部围绕螺旋轴线H以相同的螺旋方向加载。这有利于螺旋轴承46至49的加载。例如，这种布置允许通过由SMA致动器线60提供的联接器加载。

图9A和图9B分别是根据本发明的某些实施例的致动装置1的透视图和横截面图。除了设置弹性加载机构90来代替四个螺旋轴承中的一个(即代替第三螺旋轴承48)之外，每个实施例都大致类似于图8的实施例。

剩下的三个轴承46、47、49足以约束透镜元件10在五个相关自由度上的移动，并引导透镜元件10沿着围绕螺旋轴线H的螺旋路径(该路径也将称为“螺旋移动路径”)的螺旋移动。这是因为轴承46、47、49由两个“销接”轴承46、47(其中滚动轴承元件33a被配置为在设置在相应轴承表面31、32中的凹槽34、35中移动)和一个“滑块”轴承49(其中滚动轴承元件33b可在两个轴承表面31、32中的一个轴承表面32上滑动)组成。

如下面将更详细地解释的，加载机构90被配置为在螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于螺旋移动路径的方向上施加偏置力。

广义地说，加载机构90可以在压缩中起作用，使得其在透镜元件10的相关部分上“推动”，或者可以在拉伸中起作用，使得其在透镜元件10的相关部分上“拉动”。在图9A和图9B中，加载机构90在压缩中起作用。因此，例如，偏置力正向地加载滑动轴承表面32。如将理解的，在加载机构90在拉伸中起作用并且支撑件2和透镜元件10的相关部分的相对位置反转的情况下，可以产生等效的偏置力。

如将变得明显的，加载机构90被配置为即使在SMA致动器线60处于未通电状态时(例如当致动机构断电时)也施加偏置力。

各种不同的加载机构90可用于施加偏置力。在第一组示例中(在图10至图12中图示)，加载机构90不包括任何轴承元件，例如滚动轴承元件。在第二组示例中(在图13中图示)，加载装置包括轴承元件。

加载机构90可以与本文描述的任何螺旋轴承机构20一起使用(例如参见图3)。

图10A至图10D中图示的加载机构各自包括挠曲件90，该挠曲件连接在支撑结构2和透镜元件10之间并且附接到支撑结构2和透镜元件10中的每一个。挠曲件90配置为在螺旋移动的操作范围内在正交于螺旋移动路径的方向上直接在透镜元件和支撑结构上施加偏置力。挠曲件90具有平面的(或基本上平面的)轮廓，并且可以顺应于其附接到的对应表面的轮廓。挠曲件90可以在压缩或拉伸中起作用，例如，偏置力可以通过挠曲件的从弯曲中恢复或对弯曲的抵抗力来实现。

在图10A中图示的实施例中，挠曲件90包括第一部分90a、第二部分90b和中间部分90c。在这种情况下，中间部分90c是具有预定形状的预形成(或“拼合”)部分。更具体地，中间部分90c与第一部分90a和第二部分90b成角度。因此，第二部分90b可以被认为是相对于第一部分90a的凸起部分。如图所示，挠曲件的第一部分90a可以首先附接到透镜元件10的外表面。然后，将第二部分90b附接到支撑结构需要使中间部分90c弹性变形(例如，当凸起的第二部分90b竖直地压到支撑结构2上时)。当中间部分90c从该变形中恢复时，它推动透镜元件2，并在正交于螺旋移动路径的方向上施加偏置力，如箭头所指示的。此外，挠曲件90设计成在整个螺旋移动的操作范围内提供类似的偏置力。由于偏置力在正交于透镜元件的螺旋移动的方向上起作用，因此对这种螺旋移动的抵抗力被显著地限制或减小。此外，由于力在整个螺旋移动的操作范围内是相似的，所以轴承的行为将是相似的，从而有助于致动装置1的性能(例如，可控性)。

在图10B中图示的另一实施例中，挠曲件90包括第一部分90a、第二部分90b和中间部分90c。挠曲件的第一部分90a和第二部分90b在组装之前对齐。在该实施例中，中间部分90c包括允许与悬臂94的尖端过盈配合的特征，悬臂94又被夹紧到支撑结构2上。悬臂94的尖端将第一部分90a和第二部分90b推到或压缩到透镜元件10和支撑结构2中的每一个的表面上。接着，挠曲件90在正交于螺旋移动路径的方向上将偏置力直接施加到透镜元件10和支撑结构2的表面上。

在如图10C中图示的又一实施例中，挠曲件90最初包括平面轮廓。如图所示，挠曲件的第一部分90a可以首先附接到透镜元件10的表面。然后，将第二部分90b附接到支撑结构需要使挠曲件90弹性变形(例如，当第二部分90b竖直地压到支撑结构2上以预加载挠曲件90时)。当挠曲件90从该变形中恢复时，它在正交于螺旋移动路径的方向上对透镜元件10施加偏置力，如箭头所指示的。

在如图10D中图示的又一实施例中，挠曲件90以与图10A的挠曲件类似的方式起作用。在该实施例中，挠曲件90在附接之前包括略微弯曲的轮廓(如图10D中的虚线所示)。一旦弯曲的挠曲件90附接到透镜元件和支撑结构，弯曲的挠曲件90就被拉直。优选地，使用夹具94来适当地使挠曲件90变形(变直)来进行附接。因此，当中间部分90c从变形或变直中恢复时，它在正交于轴承表面102的方向上对透镜元件施加偏置力，如箭头所指示的。

图10A至图10D中图示的实施例采用相对短的挠曲件。在其它实施例中，其它形式的挠曲件，包括相对长的挠曲件，可用于实现类似的效果。

例如，如图11A的平面图中图示的，加载机构90可以包括围绕螺旋轴承机构的螺旋轴线延伸的卡圈弹簧90(或换句话说，圆形挠曲件)。卡圈弹簧90在其端部中的每个端部处连接到支撑结构2和可移动元件10。一旦组装，卡圈弹簧90就处于压缩或拉伸状态，并施加正交于螺旋移动路径的偏置力。

可替代地，如图11B的平面图中图示的，加载机构90可以包括蚀刻的弹簧挠曲件90，该弹簧挠曲件90在附接到可移动元件10和支撑结构2时处于拉伸或压缩状态。挠曲件90可以具有任何合适的形状。挠曲件90可以是盘绕弹簧或模制到可移动元件10和/或支撑结构2的表面中的弹簧，而不是被蚀刻的。挠曲件90在其端部中的每个端部处连接到支撑结构2和可移动元件10。挠曲件90的一个端部或两个端部可以固定或钩挂到相应的支撑结构2或透镜元件10上。一旦被组装，挠曲件90就处于拉伸或压缩状态，并在透镜元件10上施加偏置力，该偏置力至少部分地由于挠曲件90的相对长的长度而在透镜元件10的整个螺旋移动范围内保持相似。

可选地，这样的挠曲件90也可以用于在支撑结构2和透镜元件10之间产生公共电连接。用于SMA致动器线60的压接部分61(如下所述)可以通过例如激光焊接机械地和电气地连接到支撑结构2上的公共连接件和插入物或蚀刻附加物。

图12A至图12D图示了加载机构90的另外的示例。

图12A和图12B中图示的示例各自包括附接在透镜元件10和支撑结构2之间的长形弹性元件90(例如，弹性带、盘绕弹簧、或者由模制或蚀刻部件形成的弹簧等)。弹性元件90在正交于螺旋移动路径的方向上延伸。因此，例如，当弹性元件90收缩时，它在基本上正交于该路径的方向上施加偏置力。

在图12C中图示的示例中，加载机构90包括一定量弹性材料90，例如软胶、硅树脂或其他合适的材料。弹性材料90位于支撑结构2和透镜元件10的相应表面101、102之间并粘附到这些表面。在该示例中，弹性材料90在操作期间处于压缩状态，并在透镜元件2上推动，其中偏置力的方向至少部分地由表面101、102的定向确定。在组装期间，通过当透镜元件10相对于支撑结构2保持在适当位置时引入弹性材料90，使得表面101、102比操作期间的表面101、102稍微进一步分开，可以实现这种预压缩。然后可以将滚动轴承元件33引入到轴承46、47、49中，移动(旋转)透镜元件10并压缩弹性材料90。弹性材料90可以在拉伸或剪切中起作用，而不是在压缩中起作用。

图12D中图示的加载机构90是磁性加载机构90。磁性加载机构90包括安装到透镜元件10的第一磁性元件90a和安装到支撑结构2的第二磁性元件90b。磁性加载机构90被配置为在螺旋移动的操作范围内在正交于螺旋移动路径的方向上在透镜元件10和支撑结构2之间施加偏置力。

第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的至少一个包括磁体。第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的另一个包括磁体或含铁材料，例如不锈钢。可替代地，第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的另一个可以包括磁渗透材料，例如镍和钴。

在所描绘的实施例中，第一磁性元件90a和第二磁性元件90b被配置为彼此吸引。支撑结构2的安装了第二磁性元件90b的部分被推向透镜元件10的安装了第一磁性元件90a的部分。然而，在替代实施例中，第一磁性元件90a和第二磁性元件90b可以被配置为彼此排斥。支撑结构2的安装了第二磁性元件90b的部分被推离透镜元件10的安装了第一磁性元件90a的部分。在任一情况下，磁性加载机构90可以加载螺旋轴承。

第一磁性元件90a和第二磁性元件90b各自包括面向第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的另一个的表面。这两个表面彼此相对并分开一定间隙。两个表面之间的间隙的范围可以在螺旋移动的操作范围内保持基本上恒定。这可以有助于在操作范围内保持透镜元件10和支撑结构2之间的偏置力恒定。

两个表面可以平行于螺旋移动路径布置。这两个表面之间的磁场线可以基本上正交于螺旋移动路径延伸，使得透镜元件10和支撑结构2上的偏置力在正交于螺旋移动路径的方向上施加。

第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的一个在平行于彼此面对的表面(例如，平行于螺旋移动路径)的方向上的范围可以大于第一磁性元件90a和第二磁性元件90b中的另一个在该方向上的范围。因此，在沿螺旋移动路径的方向上，这些表面中的一个表面的范围大于另一个表面的范围。例如，如图13c所示，沿着螺旋移动路径，第一磁性元件90a可以比第二磁性元件90b长。因此，当透镜元件10沿着螺旋移动路径移动时，第一磁性元件90a和第二磁性元件90b的彼此面对的表面的比例保持恒定。这可以有助于在操作范围内保持透镜元件10和支撑结构2之间的偏置力恒定。

图13A至图13C图示了加载机构90的另外的示例。在这些情况中的每一种情况下，加载机构包括轴承元件90b，轴承元件90b支承在支撑结构2的表面101上和/或透镜元件10的表面102上。加载机构90优选地位于表面101、102之间。

图13A图示了一个这样的加载机构90。加载机构90包括盘绕弹簧90a，盘绕弹簧90a在一个端部处附接到表面中的一个表面101，并且在正交于另一表面102的方向上施加偏置力。滚珠轴承90b设置在盘绕弹簧90a的自由端部处并接触表面102，表面102可以包括凹槽或其他合适的特征以引导滚珠轴承90b的移动。在其他实施例中，可以使用具有圆形接触表面的另一类型的轴承元件来代替滚珠轴承90b。也可以使用另一类型的弹簧元件来代替盘绕弹簧90a。

图13B图示了另一个加载机构90。在该示例中，表面101、102相对于彼此成角度，从而在它们之间形成变窄的间隙。盘绕弹簧90a被配置为在朝向间隙的较窄端部的方向上将力施加到滚动轴承元件90b(例如，滚珠或滚子)上。滚珠轴承90b将力传递到成角度的轴承表面101、102，该成角度的轴承表面101、102被配置为使得透镜元件2在正交于螺旋移动路径的方向上被偏置。

图13C图示了另一个加载机构90。在该实施例中，滚动轴承元件90b(例如，滚珠或滚子)设置在两个表面101、102之间。表面101、102中的一个(或可能两者)包括一定量的弹性(例如，弹性体)材料90a，其在操作期间与滚动轴承元件90b接触并处于压缩状态，从而产生经由滚动轴承元件90b传递到表面101、102中的另一个的力。同样，表面101、102被配置为使得透镜元件2在正交于螺旋移动路径的方向上被偏置。

图14示出了具有螺旋轴承机构的致动装置1的示例，该螺旋轴承机构类似于图6的螺旋轴承机构，但是进行了一些修改，如现在将描述的。该螺旋轴承机构包括四个螺旋轴承42至45，它们以与如上所述的在图6中相同的方式布置。螺旋轴承42至45各自均包括单个滚动轴承元件33，使得它们总共提供五个约束。第一螺旋轴承42与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45各自均与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。如图6所示，第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45的第一轴承表面31被图示为位于透镜元件10上，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。

透镜元件10上的轴承表面32各自布置在支撑结构2上的轴承表面31的同一侧上(全部在上方或全部在下方)。当轴承表面31和32螺旋地延伸时，这意味着在垂直于螺旋轴线H的横截面的图14的视图中，当从螺旋轴线H外侧看时，透镜元件10上的所有轴承表面32都在支撑结构2上的轴承表面31的左侧。由于这种布置，所有螺旋轴承42至46需要以相同的螺旋方向(对应于图14中透镜元件2的顺时针旋转)加载。

为了提供这种加载，与图6相比，螺旋轴承机构被修改为包括两个附加的滚动轴承110，这两个滚动轴承是如下布置的螺旋轴承。滚动轴承110包括第一轴承表面111、第二轴承表面112和设置在第一轴承表面111和第二轴承表面112之间的滚动轴承元件113(例如滚珠或滚子)。第一轴承表面111可相对于支撑结构2移动，并且弹性元件114布置在第一轴承表面111和支撑结构2之间。弹性元件114将第一轴承表面111远离支撑结构2加载，从而充当弹性加载机构，该弹性加载机构将第一轴承表面111抵靠滚动轴承元件113弹性地加载。作为可替代方案，滚动轴承元件110可以颠倒，使得第二轴承表面112可相对于透镜元件10移动，并且弹性元件114将第二轴承表面112抵靠滚动轴承元件113加载。附加的滚动轴承110可以具有任何合适的构造，包括图9至图13的任何示例中的滚动轴承110的构造。

附加的滚动轴承110相对于螺旋轴承42至46以相反的方式布置，使得它们以相同的螺旋方向(对应于图14中透镜元件2的顺时针旋转)加载螺旋轴承42至46。结果，图14所示的螺旋轴承机构高度地平衡，并且公差减小，这有助于制造。类似于图6的螺旋轴承机构，支撑结构2上的所有轴承表面31彼此面向相同方向以及透镜元件10上的所有轴承表面32彼此面向相同方向有助于螺旋轴承42至46的制造。

这里示出了两个附加的滚动轴承110，布置在透镜元件2的相对的侧上。更一般地，可以提供任意数量的一个或更多个附加的滚动轴承110，但是围绕透镜元件2间隔开的多于一个附加的滚动轴承110有利于帮助力的平衡。代替两个附加的滚动轴承110，可以提供关于图9至图13所描述的任何加载机构90。

在上述示例中，螺旋轴承30是滚动轴承，但是在每种情况中，螺旋轴承30可以由滑动轴承代替，在图15至图18中示出了滑动轴承的两个示例。

在图15和图16所示的第一示例中，滑体轴承81包括位于支撑结构2和透镜元件10中的一个上的长形轴承表面83。滑动轴承81还包括形成在支撑结构2和透镜元件10中的另一个上的突出部85，突出部85的端部形成支承在长形轴承表面83上的轴承表面86。尽管在该示例中示出了两个突出部85，但是通常可以设置任意数量的一个或更多个突出部85。长形轴承表面83和轴承表面86是共形的，在该示例中两者是平面的，从而允许透镜元件10相对于支撑结构2的相对移动。理想地，长形轴承表面83和轴承表面86具有0.2或更小的摩擦系数。

在图17和图18所示的第二示例中，滑体轴承91包括位于支撑结构2和透镜元件10中的一个上的通道92，通道92的内表面形成轴承表面93。滑体轴承91包括形成在支撑结构2和透镜元件10中的另一个上的突出部95，突出部95的端部形成支承在轴承表面93上的轴承表面96。尽管在该示例中示出了两个突出部95，但是通常可以设置任意数量的一个或更多个突出部95。长形轴承表面93和32、轴承表面96是共形的，在该示例中两者是平面的，从而允许透镜元件10相对于支撑结构2的相对移动。理想地，长形轴承表面93和轴承表面96具有0.2或更小的摩擦系数。

在滑体轴承81和滑体轴承91中的每一个中，轴承表面83、86、93、96的材料选择成提供平滑的移动和长寿命。轴承表面83、86、93、96可以与下方的部件是一体的，或者可以由表面涂层形成。合适的材料包括例如，PTFE或其它聚合物轴承材料或金属。

在滑体轴承81和91中的每一个中，可以在轴承表面83、86、93、96上提供润滑剂。例如，这种润滑剂可以是粉末或流体。合适的润滑剂包括：石墨；硅糊(silicon paste)或低粘度油。

虽然螺旋轴承机构20包括螺旋轴承30，在上述示例中螺旋轴承30是滚动轴承，但是另一种可能性是螺旋轴承机构20包括至少一个挠曲件，该至少一个挠曲件在支撑结构2和透镜元件10之间延伸，例如如图19所示，其中螺旋轴承机构20包括两个挠曲元件50，每个挠曲件包括四个挠曲件51，挠曲件51具有如图20或图21所示的构型。如图19所示，挠曲件51各自沿螺旋轴线H预偏转，并且如图20和图21所示，每个挠曲件51围绕螺旋轴线H以弧形延伸。由于这种构造，挠曲件51引导透镜元件10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H的螺旋移动。图19至21中挠曲件51的具体数量和布置不是必需的，并且可以使用挠曲件的其他构造(挠曲件的其他构造沿螺旋轴线H预偏转并围绕螺旋轴线H以弧形延伸)来提供相同的功能。

图22是包括多于一个挠曲件120的替代螺旋轴承机构20的透视图，图22中示出了四个挠曲件120，尽管通常可以设置任意数量的挠曲件120。在这个示例中，螺旋轴承机构还包括安装在透镜元件10上的可移动板121和安装在支撑结构2上的支撑板122。可移动板121和支撑板122沿着螺旋轴线H间隔开，并且挠曲件120沿着螺旋轴线H延伸，并且相对于正交于螺旋轴线H的平面倾斜，围绕螺旋轴线H旋转对称。通过这种布置，挠曲件120引导透镜元件10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H的螺旋移动。

挠曲件120与可移动板120和支撑板122整体形成。这种形式的连接是有利的，因为它允许螺旋轴承机构被制成单个零件，例如在模制中，从而提供精确的约束。因此，该解决方案将精度与低制造成本相结合。也就是说，原则上挠曲件120可以是以任何合适的方式连接到透镜元件10和支撑结构2的分离的元件。

现在将描述使用SMA致动器线来旋转透镜元件10。

致动装置1包括至少一个SMA致动器线60，用于旋转透镜元件10的目的。该SMA致动器线60或每个SMA致动器线60连接在支撑结构2和透镜元件10之间，例如如图23和图24所示。SMA致动器线60通过压接部分61连接到支撑结构2和透镜元件10，压接部分61压接SMA致动器线60以提供机械和电连接。在图23的情况中，SMA致动器线60在正交于螺旋轴线H的平面内延伸。在图24的情况中，SMA致动器线60与正交于螺旋轴线H的平面成锐角θ延伸。SMA致动器线60与螺旋轴线偏离。因此，在图23和图24两者的情况中，SMA致动器线60的收缩驱使透镜元件10围绕螺旋轴线H的旋转。因此，图23或图24的SMA致动器线60的定向中的任一种可以用于下面描述的任何布置中。

由于螺旋轴承机构20引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动并约束在其他自由度上的移动，由SMA致动器线60的收缩驱使的旋转被螺旋轴承机构20转换成透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动。因此，除了旋转移动的分量之外，透镜元件10相对于支撑结构2的平移移动的分量沿着螺旋轴线H实现。如上所述，这改变了图像在图像传感器3上的焦距。

由于SMA致动器线60具有驱使透镜元件10旋转的主要目的，所以SMA致动器线沿着螺旋轴线H投影的范围可以是最小化的。因此，致动装置1的其他部件约束沿螺旋轴线H的尺寸减小。通常，沿螺旋轴线H投影的高度变成取决于螺旋轴承机构20，例如螺旋轴承机构，这在图23和图24中示意性示出。

在图23的情况中，当SMA致动器线60在正交于螺旋轴线H的平面中延伸时，SMA致动器线60具有沿着螺旋轴线H投影的最小范围，该最小范围基本上是SMA致动器线60的厚度，该最小范围明显小于螺旋轴承机构20沿着螺旋轴线H投影的范围E_B。然而，SMA致动器线60相对于挠曲件成角度，以允许期望的移动。因此，在图23中，螺旋轴承机构的挠曲件需要与SMA致动器线60成一定角度。

在图24的情况中，由于SMA致动器线60相对于正交于螺旋轴线H的平面成锐角延伸，因此SMA致动器线60具有比图23的情况中更大的沿螺旋轴线H投影的范围E_S，但是该范围E_S可以通过调整该锐角来控制以适合任何期望的尺寸约束，范围E_S通常被选择为小于螺旋轴承机构20沿螺旋轴线H投影的范围E_B。

在致动装置1中可以使用该至少一个SMA致动器线60的各种不同布置，只要至少一个SMA致动器线60驱使透镜元件10相对于支撑结构2的旋转。参考图25至图30，至少一个SMA致动器线60的可能布置的一些示例如下，图25至图30是致动装置1的各个示意图，包括示意性图示的连接部分65，连接部分65是透镜元件10的一部分，并且SMA致动器线60连接到连接部分65。在每种情况中，该SMA致动器线60或每个SMA致动器线60在所示的相应定向上连接在支撑结构2和透镜元件10之间。

在第一类型的实施例中，致动装置1还包括连接在支撑结构2和透镜元件10之间的弹性偏置元件70，如图25所示。弹性偏置元件70通常是弹簧，如在下面的示例中，但是原则上可以由任何其他元件形成，例如挠曲件或弹性材料件。

这种弹性偏置元件70被布置成弹性地偏置至少一个SMA致动器线60。一般而言，弹性偏置元件70与SMA致动器线一起使用是已知的，弹性偏置元件70向SMA致动器线60施加应力，并驱使SMA致动器线60在与收缩相反的方向上的移动。因此，这种弹性偏置元件70可以与单个SMA致动器线60或多于一个SMA致动器线60一起被采用。在SMA致动1的特定情况中，弹性偏置元件70可以以各种方式布置，其中一些示例如下。

图25示出了一个示例，在该示例中，致动装置1仅包括单个SMA致动器线60，并且弹性偏置元件70围绕螺旋轴线H延伸，从而提供围绕螺旋轴线H的力。在图25中，弹性偏置元件在拉伸时操作，但是可替代地可以在压缩时操作，例如与SMA致动器线60并排布置。使弹性偏置元件70围绕螺旋轴线H延伸的使用最小化了弹性偏置元件70沿着螺旋轴线H投影的范围。

图26示出了一个示例，在该示例中，致动装置1仅包括单个SMA致动器线60，并且弹性偏置元件70平行于螺旋轴线H延伸，从而提供沿着螺旋轴线H的力。在这种情况中，由弹性偏置元件70施加的力在不同于SMA致动器线60的方向上起作用，但是由于螺旋轴承机构20的作用，仍然提供弹性偏置。在图26中，螺旋弹簧是弹性偏置元件70，其轴线示出为平行于光轴。可替代地，弹簧轴线可以与光轴成一定角度，如下面以及图38、图39和图40中进一步描绘和描述的那样。

图25和图26中所示的示例包括单个SMA致动器线60，但是可以修改为包括平行地起作用的多于一个SMA致动器线60。

图27示出了对应于图25的示例的这种情况的示例，但是其中，SMA致动器线60和弹性偏置元件70在透镜元件10的相对的侧上被复制。SMA致动器线60和弹性偏置元件70具有围绕螺旋轴线的旋转对称性，并且因此SMA致动器线60是互补的，并且平行地(也就是说，在相同的方向上并且因此一起被致动)驱使透镜元件10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H旋转。然而，由于SMA致动器线60布置在螺旋轴线H的相对的侧，因此SMA致动器线60还在正交于螺旋轴线H的平面中在相反方向上在透镜元件10上提供平移力(图27中的左和右)。因此，由SMA致动器线60施加的净平移力被最小化，从而减小了施加到螺旋轴承机构20的力。

在第二类型的实施例中，没有提供弹性偏置元件，而是，致动装置1包括至少一对SMA致动器线60，该至少一对SMA致动器线60被布置成在相反的方向上驱使透镜元件10围绕螺旋轴线H旋转。类似于相对的SMA致动器线的已知用途，以在线性移动的对象的平移中提供相反的力，该对SMA致动器线60或每对SMA致动器线60围绕螺旋轴线H施加相反的扭矩。因此，该对的SMA致动器线60彼此施加应力，该应力可以通过螺旋轴承机构20起作用，并在相反的方向上驱使透镜元件10围绕螺旋轴线H旋转。

在SMA致动器1的情况中，至少一对SMA致动器线60可以以各种方式布置，其中一些示例如下。

图28示出了一个示例，在该示例中，致动装置1包括一对SMA致动器线60，该对SMA致动器线60布置在螺旋轴线H的相对的侧。因此，该对SMA致动器线60在正交于螺旋轴线的平面中在平行方向上(即，在图28中从左到右)向透镜元件10施加侧向力。在这种情况中，螺旋轴承机构20抵抗组合的侧向力。这对于需要加载的螺旋轴承机构20的类型是有利的，当使用螺旋轴承30(如图4中的示例)时可能是这种情况。

图29示出了一个示例，在该示例中，致动装置1包括一对SMA致动器线60，该对SMA致动器线60布置在螺旋轴线H的同一侧。尽管图29示出了SMA致动器线60在沿着螺旋轴线H观察时彼此并排，但是SMA致动器线60可以可替代地彼此重叠，以减小致动装置1的占用面积。因此，SMA致动器线60在正交于螺旋轴线H的平面内沿相反方向向透镜元件10施加侧向力(即，在图29中，一个SMA致动器线60从左向右施加力，而另一个SMA致动器线60从右向左施加力)。因此，由SMA致动器线60施加到螺旋轴承机构20的净平移力被最小化，从而减小了施加到螺旋轴承机构20的力。这对于加载不利情况中的螺旋轴承机构20的类型可能是有利的，当使用挠曲件51时(如图19中的示例)可能是这种情况。

图30示出了一个示例，在该示例中，致动装置1包括一对SMA致动器线60，该一对SMA致动器线60在透镜元件10的两个相邻侧上，并且在它们之间具有90度的角度。更一般地，SMA致动器线60的定向可以改变，使得它们之间的角度具有小于180度的任何尺寸，但是优选地，当沿着螺旋轴线H观察时，该角度在70度至110度的范围内。在这种情况中，与图28的示例相比，由SMA致动器线60施加到螺旋轴承机构20的净平移力减小。在图30的示例中，该减少是√2的系数，但是该系数可以通过选择SMA致动器线之间的角度来控制。这种类型的构造对于控制施加到螺旋轴承机构20的负载是有用的。这对于需要加载的螺旋轴承机构20的类型是有利的，当使用如图45中的示例的螺旋轴承30时可能是这种情况。

一般而言，本文描述的螺旋轴承机构20的任何形式，包括任何螺旋轴承机构或挠曲装置，可以与本文描述的至少一个SMA致动器线60的任何布置一起使用。

在上述所有示例中，SMA致动器线60由IC芯片5中所实施的控制电路驱动。特别地，控制电路为每个SMA致动器线60产生驱动信号，并将驱动信号提供给SMA致动器线60。控制电路接收表示透镜元件10沿光轴O的期望位置的输入信号，并产生被选择用于将透镜元件10驱动到期望位置的驱动信号。驱动信号可以使用电阻反馈控制技术产生，在这种情况中，控制电路20测量SMA致动器线20的长度的电阻，并且使用测量的电阻作为反馈信号来控制驱动信号的功率。这种电阻反馈控制技术可以如WO-2013/175197、WO-2014/076463、WO-2012/066285、WO-2012/020212、WO-2011/104518、WO-2012/038703、WO-2010/089529或WO-2010029316中任一个所公开的那样实施，以上每一个公开通过引用并入本文。作为替代，控制电路可以包括感测透镜元件10的位置的传感器，例如感测固定到透镜元件10的磁体的位置的霍尔传感器。在这种情况中，驱动信号使用感测到的位置作为反馈信号来控制驱动信号的功率。

本领域技术人员应理解，尽管前面的内容已描述了被认为是执行本技术的最佳模式和在适当的情况下执行本技术的其它模式，但是本技术不应限于本说明书中公开的优选实施例的具体构造和方法。本领域技术人员应认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且在不脱离所附权利要求所限定的任何发明构思的情况下，实施例可以进行宽范围的修改。

例如，致动装置1可以包括非SMA致动器，例如音圈电机(VCM)。这可以以任何合适的方式布置，例如，如PCT/GB2019/053260中所描述的，该PCT/GB2019/053260通过本引用并入本文。

Claims (31)

1.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

弹性加载机构，其包括连接在所述可移动元件和所述支撑结构之间的弹性元件，所述弹性元件被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力。

2.根据权利要求1所述的致动装置，其中所述弹性元件包括预加载以便提供所述偏置力的挠曲件。

3.根据权利要求2所述的致动装置，其中所述挠曲件由片材材料形成。

4.根据权利要求2或3所述的致动装置，其中通过在所述致动装置的组装期间使所述挠曲件变形来实现所述预加载。

5.根据权利要求4所述的致动装置，其中所述挠曲件在所述组装之前预成形。

6.根据权利要求4或5所述的致动装置，其中所述挠曲件通过被附接到所述可移动元件和/或所述支撑结构或者通过与附接到所述可移动元件和/或所述支撑结构的夹具接触而变形。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的致动装置，其中所述挠曲件是长形的并沿着基本上正交于所述螺旋轴线的曲折路径延伸。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的致动装置，其中所述挠曲件是长形的并沿着基本上正交于所述螺旋轴线的路径延伸，并且围绕所述螺旋轴线经过至少一部分、可选地至少一半。

9.根据权利要求1所述的致动装置，其中所述弹性元件包括弹性材料。

10.根据权利要求9所述的致动装置，其中所述弹性元件包括弹性构件，所述弹性构件在所述弹性构件的一个端部处固定到所述可移动元件，并且在所述弹性构件的另一个端部处固定到所述支撑结构。

11.根据权利要求9所述的致动装置，其中所述弹性材料位于所述可移动元件的表面和所述支撑结构的表面之间。

12.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

弹性加载机构，其被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力，

其中所述弹性加载机构包括弹性元件，所述弹性元件具有第一端部和第二端部，所述第一端部附接到所述可移动元件和所述支撑结构中的一个，轴承元件附接到所述第二端部，以对所述可移动元件和所述支撑结构中的另一个施加力。

13.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

弹性加载机构，其被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力，

其中所述弹性加载机构包括：

锥形间隙，所述锥形间隙位于所述可移动元件的表面和所述支撑结构的表面之间；

轴承元件，所述轴承元件位于所述锥形间隙中并且与所述表面接触；以及

弹性元件，其连接到所述可移动元件和所述支撑结构中的一个，并且被配置为将所述轴承元件推入到所述锥形间隙中，以便促使所述表面分开并产生所述偏置力。

14.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

弹性加载机构，其被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力，

其中所述弹性加载机构包括：

间隙，所述间隙位于所述可移动元件的表面和所述支撑结构的表面之间，其中所述表面中的一个表面包括弹性材料的区域；

轴承元件，其位于所述间隙中并且与所述弹性材料的区域和所述表面中的另一个表面接触，其中所述弹性材料通过所述轴承元件变形以便产生所述偏置力。

15.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

弹性加载机构，其被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力，

其中所述螺旋轴承机构包括三组轴承，并且所述三组轴承和所述弹性加载机构围绕所述螺旋轴线至少基本上等距地间隔开。

16.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述致动机构包括至少一个形状记忆合金致动器线，所述至少一个形状记忆合金致动器线连接在所述支撑结构和所述可移动元件之间，在正交于所述螺旋轴线的平面内或与正交于所述螺旋轴线的所述平面成锐角，并且被布置成在收缩时驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

17.根据权利要求16所述的致动装置，其中所述至少一个形状记忆合金致动器线被布置成在收缩时驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转少于四分之一整圈。

18.一种致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着围绕螺旋轴线的螺旋路径的螺旋移动；

致动机构，其被配置为驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动；以及

磁性加载机构，其被配置为在所述螺旋移动的操作范围内在至少基本上正交于所述螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力。

19.根据权利要求18所述的致动装置，其中所述磁性加载机构包括安装到所述可移动元件的第一磁性元件和安装到所述支撑结构的第二磁性元件，其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件包括彼此面对的表面。

20.根据权利要求19所述的致动装置，其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的彼此面对的所述表面平行于所述螺旋移动路径布置。

21.根据权利要求19或20所述的致动装置，其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的彼此面对的所述表面分开一定间隙，其中所述表面之间的所述间隙的范围在所述螺旋移动的操作范围内基本上保持恒定。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的致动装置，其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的一个包括磁体，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的另一个包括含铁材料。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的致动装置，其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的彼此面对的所述表面中的一个的范围大于所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的彼此面对的所述表面中的另一个的范围。

24.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述偏置力在所述致动机构未被激励时施加。

25.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述螺旋轴承机构包括滚动轴承、滑体轴承和液体轴承中的一个或更多个。

26.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述致动机构包括音圈电机和/或压电元件，所述音圈电机和/或压电元件被布置成在致动时驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

27.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述可移动元件是包括至少一个透镜的透镜元件，并且其中所述螺旋轴线是所述透镜元件的光轴，并且其中所述支撑结构具有安装在其上的图像传感器，所述透镜元件被布置成将图像聚焦在所述图像传感器上。

28.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述致动机构被配置为在致动时施加驱使力，用于驱使所述可移动元件和所述支撑结构之间的相对旋转，其中所述驱使力足以克服所述偏置力。

29.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中由所述弹性元件施加的所述偏置力不足以引起所述可移动元件和所述支撑结构之间的相对旋转。

30.根据前述权利要求中任一项所述的致动装置，其中所述支撑结构包括用于所述致动装置的外壳，所述弹性元件附接到所述外壳。

31.一种组装根据任一前述权利要求所述的致动装置的方法，所述方法包括：

将所述弹性元件附接到所述可移动元件和所述支撑结构中的一个；以及

在所述附接之前或之后将所述可移动元件与所述支撑结构组装在一起，其中所述弹性元件配置为在组装的致动装置中对所述可移动元件和所述支撑结构中的另一个施加偏置力。

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